氧化锌纳米结构的热蒸发沉积合成及生长机理

田蜜¹，侯丽珍²，喻博闻³，宋春蕊¹，苏耿⁴，王世良¹，贺跃辉³

1. 中南大学物理与电子学院先进材料超微结构与超快过程研究所2. 湖南师范大学物理与信息科学学院3. 中南大学粉末冶金国家重点实验室4. 中南林业科技大学材料科学与工程学院

摘 要：以ZnO粉末为原料,用N2作为载气,采用无催化辅助的热蒸发法沉积制备ZnO纳米结构,分别用X线衍射仪、扫描电镜和透射电镜对ZnO的物相、形貌和结构进行表征,并结合晶体生长理论和实验条件,对ZnO产物的形貌变化和纳米带生长方向进行研究。结果表明:离气源较近的位置到离出口较近的位置,ZnO纳米结构的形貌由连续颗粒膜逐渐向纳米带、直径大于100 nm和直径小于100 nm的纳米线变化。特别是发现ZnO纳米带除了常见的[001]生长方向外,还有[101]和[203]两种极为罕见的生长方向,这些纳米带都具有上下表面均由(±010)晶面组成的特点。ZnO产物的形貌变化是其生长过程由动力学控制为主转向热力学控制为主的结果,纳米带生长方向不同,可能与其晶核形成过程中的竞争生长有关。

关键词：ZnO;纳米结构;热蒸发沉积;纳米带;纳米线;生长方向;